CN1787883A - 大功率超声波发生器及其在化学反应中的使用 - Google Patents

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Abstract

用于促进化学反应的超声波，由一对被线圈缠绕的磁致伸缩支架形成的电磁铁和磁致伸缩材料的感应电磁铁一起产生，支架上线圈的缠绕方向确定为当施加振荡电压时产生振荡的磁致伸缩力，感应电磁铁被排列成接收由激励电磁铁产生的振动，产生由于逆磁致伸缩效应引起的内部磁场变化。这些磁场变化产生代表振荡磁致伸缩力的幅度的电压。所产生的电压与控制电路中的目标值相比较，而控制电路相应地调节所施加的振荡电压。电磁铁支架中的振荡也被传送到超声波导板，导板浸在反应介质中以提供与反应混和物的直接接触。

Description

大功率超声波发生器及其在化学反应中的使用
技术领域
本发明涉及使用超声波在液体介质进行材料处理的处理设备的领域。
背景技术
使用超声波促进化学反应是众所周知的。描述超声波的化学应用的出版物的例子有Suslick，K.S科学第247卷第1439页(1990).和英国(1991年)西苏塞克斯Ellis Norwood出版社出版的由Mason，T.J.编著的实用声化学，在化学和化学工程中的应用的使用者指南。在各种已经开发的声处理系统中，作为“探头”类型系统的那些已知系统，包括产生超声波能量和将该能量传送到用于放大的超声波导板的超声波换能器。
由于需要激励振动的功率和由超声波换能器产生的热量，通常超声波发生器输出的能量是有限的。因为这些限制，超声波对大规模化学处理的使用获得有限的成功。一种实现在较高的功率下的超声振动的手段是通过使用磁致伸缩激励式超声波换能器，但通过磁致伸缩激励获得的频率在幅度上仍仅仅处于中等。磁致伸缩式超声波换能器及其在化学反应中的使用的揭示见Ruhman，A.A.等人的US 6,545,060专利(2003年4月8日公布)和它的PCT申请WO98/22277(1998年5月28日出版)，以及Yamazaki，N.等人的US 5,486.733专利(1996年1月23日公布)，Kuhn，M.C.等人的US4,556,467专利(1985年12月3日公布)，Blomqvist，P.等人的US 5,360,498专利(1994年11月1日公布)，和Sawyer，H.T.的US 4,168,295专利(1979年9月18日公布)。Ruhman等人的专利公开了一种在连续流动的反应器中产生超声振动的磁致伸缩式换能器，在反应器中振动的方向相对于流动的方向为径向并且频率范围被限于最大为30kHz。Yamazaki，N.等人的专利公开了一种以较低的频率运行的小规模超声波导板，在该超声波导板中，磁致伸缩与压电元件和电致伸缩应变元件一起被列为一组可能的振动产生源的中的一个。Kuhn等人的专利公开了一种包括许多超声波导板和提供小于100kHz频率的发生器的连续流动处理器。Blomqvist等人的专利公开了一种工作在23.5kHz谐振频率的利用磁致伸缩粉末混合物的超声波发生器。Sawyer等人的专利公开了一种带有三组超声波换能器的无逆流反应管道，每组包含四个换能器且输送频率在20到40kHz的超声波。这些系统不适合于要求高反应生产率的高流量反应。
发明内容
已经发现可以用由磁致伸缩超声波换能器激励的超声波发生器以高能量和高频提供超声波到反应系统，超声波换能器包括由一对被线圈缠绕的磁致伸缩支架形成的激励电磁铁，线圈的排列方向确定为当施加振荡电压时，在支架中产生引起超声振动的振荡磁致伸缩力。激励磁铁的振动，通过现有技术中称为Villari效应的逆磁致伸缩效应，在感应磁铁中产生磁场变化，而这些磁场变化在缠绕在感应磁铁上的线圈中产生电压。电压是激励磁铁中振荡磁致伸缩力的幅度的代表，被与在对施加到激励磁铁的振荡电压作适当的调节的控制电路中的目标值相似。激励磁铁中的支架的超声振动也被传送到浸在液体反应介质中的超声波导板，以提供与反应物的直接接触。激励磁铁的支架为足够长以承受高达300V的电压和正好进入兆赫兹范围的频率。发生器可以配置成在将提供高流量的反应系统的连续流动的反应器中使用，单一的此类发生器最好作为唯一的超声波能量源提供给反应器。
也已经发现的是，在施加的电压是矩形波形的脉冲电压时可获得电能到超声能量的高效率转换，脉冲电压由用周期性的负电压而不是零电压基线隔开的周期性的正电压组成。
因此本发明涉及超声波发生器以及包括超声振动发生器的连续流动的反应器，本发明也涉及一种通过使液体形式的反应介质流过包括超声振动发生器的连续流动的反应器，在超声波的协助下执行化学反应的方法。本发明可用于其生产率和/或反应率能够通过超声波得到提高的任何化学反应。特别是在原油脱硫和原油分馏特别有用，在共同拥有的第6,402,939号美国专利(2002年6月11日公布)，第6,500,219号美国专利(2002年12月31日公布)，美国出版的第US 2003-0051988 A1号专利申请(2003年3月20日出版)，序列号10/279,218美国专利申请(2002年10月23日提出申请)，和序列号10/326,325美国专利申请(2002年12月20日提出申请)公开的方法中也很有用。通常在本说明书中引用的所有的专利，专利申请，和出版物其整体内容通过引用包括在此，用于能够在此服务的所有合法的目的。
附图说明
图1是连续流动反应器的侧视图，在反应器上安装了依据本发明的超声波发生器。
图2是图1的超声波发生器的截面图。
图3是图2的超声波发生器的部件的电磁铁支架的端面图。
图4是图3的支架的侧视图。
图5是图3的激励支架相对于图3的视图旋转90°的进一步的侧视图。
图6是图3的感应支架相对于图3的视图旋转90°的进一步的侧视图。
具体实施方式
依据本发明，超声振动由换能器传送到超声波导板，换能器通过磁致伸缩在超声波范围内将周期地变化的电压转换为机械振动。换能器中的激励支架从而作为电磁铁工作，激励支架最好由软磁合金以及磁致伸缩材料组成。软磁合金是一种在电场中具有磁性但是在去除电场后只有微弱或没有磁性的材料。软磁合金是众所周知的，任何此类合金适合在本发明中使用。实例如铁—硅合金，铁—硅—铝合金，镍—铁合金，和铁—钴合金，许多的此类合金包含附加合金成份，诸如铬，钒和钼。销售的具有商品番号的此类合金的例子有注册商标为HIPERCO27，注册商标为HIPERCO35，注册商标为2V PERMENDUR和SUPER-MENDUR。目前较佳的合金是注册商标为HIPERCO合金50A(美国加利福尼亚州，Sylmar市高温金属有限责任公司)。磁致伸缩材料是一种在磁场的作用下经受尺寸和形状的物理变化的材料。磁致伸缩材料作为同时为磁致伸缩的合金和软磁的合金的材料，同样地在现有技术中众所周知。感应磁铁由与激励支架相同类型的材料制成，二者都由相同的合金制成。
取决于实现转换需要的能量和化学反应寻求的生产率，每个激励支架的尺寸可以不同。在大多数情况下，合适的激励支架长度为从大约5cm到50cm，且最好为从大约10cm到25cm，合适的每个支架的体积为从大约100cm3到大约1000cm3，且最好为从大约250cm3到大约500cm3。感应磁铁最好有一对感应支架制成，感应支架的尺寸也可以不同，且在大多数情况下，合适的感应支架将具有与激励支架相同的长度范围，而感应支架合适的体积最常用的范围是从大约10cm3到大约300cm3，且最好是从大约30cm3到大约100cm3。由于市场上可获得的软磁合金的特性的限制，以及由于要求在这些合金中具有恰当和均匀排列的磁矩，支架最好是由叠层在一起的薄片制成。例如，片的厚度范围可以从大约0.1cm到大约1.0cm，或最好是从大约0.25cm到大约0.6cm，且可以使用足以经受住局部高温和振动产生的机械应力的任何普通粘剂连接以拥有足够的强度。陶瓷粘剂在这方面特别有效。为了便于制造，每队支架最好由横杆连接以形成外形类似马蹄磁铁的U型整体件，即，激励支架最好形成U型激励磁铁及感应支架最好形成U型感应磁铁。
环绕支架的绕组被排列和确定方向以适合支架的激励和感应功能。例如，环绕激励支架的绕组最好以相反的方向排列，以使得当电压穿过两个绕组施加时由合成电流产生的磁极性为相反方向及在平行于支架的轴的方向产生磁致伸缩力。相反地，环绕感应支架的绕组最好为一个绕组，该绕组环绕一个支架再继续绕到另一个支架，即，环绕两个支架的绕组是串联的。两个支架最好绕成具有相同的磁极性且感应磁铁作为整体将以在感应支架中产生磁场变化的逆磁致伸缩效应响应由激励磁铁产生的振动。这些磁场振荡然后在环绕感应支架的线圈中产生电压。
超声波导板大体可以为现有技术中公知的用于超声波导板的任何普通的形状和尺寸。例如，导板可以为棒型，最好为圆形横截面，且合适的长度范围取决于反应器的尺寸，为从大约5cm到大约100cm，直径从大约3cm到大约30cm，且最好是从大约5cm到大约15cm。激励支架被可操作地连接到导板，即，通过把支架的机械振动传送到导板的机械连接。能够制造导板的金属在超声波现有技术中是众所周知的。实例为铁、不锈钢、镍、铝、钛、铜和这些金属的各种合金。铝和钛较佳。
换能器可以任何振荡电压提供能量。振荡可以是诸如正弦波的连续波形的振荡，或如矩形波形脉冲的系列脉冲。通过“矩形波形”是指在恒定的正值和基线之间交变且在两者之间具有阶式电压变化的直流电压。最适合用在本发明的实践中的矩形波形为基线是负电压而不是零电压的矩形波，在这些矩形波中交变的正电压和负电压最好具有相同的幅度。较佳的电压是从大约140伏特到大约300伏特，最好是单相约220伏特，且较佳的瓦特数是从约12千瓦到约20千瓦。电压振荡的频率选择成以获得期望的超声波频率。较佳的频率范围是从约10兆赫兹到约30兆赫兹，范围在约17兆赫兹到20兆赫兹更佳。
依据本发明的超声波换能器在使用中通常要求冷却。通过给支架围绕护套或外壳让冷却剂在护套或外壳中流通或循环，能够方便地实现激励和感应支架的冷却。超声波发生器最好安装到反应容器，超声波导板伸进容器内部并且激励、感应支架和冷却剂护套放在容器的外部。水通常为可接受的和方便的冷却剂介质，且最好通过冷却剂护套在循环回路中循环，水与通过反应器的反应混合物分开。
依据本发明的超声波发生器可用在或者是在批量基础上的间歇式反应器或者是在连续处理中连续流动反应器。连续流动反应器较佳。
虽然本发明可容许多种实施和配置，但特定实施例的详细研究将使读者更好理解本发明的原理以及如何运用这些原理。一个这种实施例在图1中示出。
图1是连续流动反应器10的侧视图，在该反应器中流动的反应混合物受到依据本发明的的超声波的作用。反应器有支柱11，12支撑，且被设计成在线放置在连续流动的化学处理中，诸如炼油厂或液体反应混合物将从超声波处理中受益的类似的工厂。反应混和物通过进口13进入反应器，通过出口14离开反应器，这些口在反应器中被安排以促进通过反应器的充分流动同时减小或避免反应混合物的滞流区域。在反应器一侧的法兰15可以与超声设备16连接，超声设备16包括伸入到反应器内部的超声波导板17(因此用虚线示出)。与超声波导板17可操作地连接的超声设备的的电气的和磁性的部件18装在外壳19中(因此电气的和磁性的部件用虚线表示)，电气的和磁性的部件没有伸进反应器11中但是从反应器外面朝外伸出。冷却剂通过外壳循环(通过未在图中示出的装置)，电气连接件将外壳内部的部件连接到供应直流电压的电源20，把电压转换为脉冲的放大器21，以及控制与从超声设备接收到的感应信号有关的送到超声设备的脉冲参数的计算机/控制器22。各种部件及其功能在下面对随后的附图讨论中做出更详细的描述。反应器11还有一个特征是安装在反应器内部的金属栅格23用来作为由超声波促进的反应的催化剂。在反应通常是涉及到石油的脱硫作用或含硫化合物的转换时，较佳的栅格是含有银和钨的一种，例如银线在一个方向且钨线在横穿银线的另一个方向。栅格用常规的方法牢固地固定到反应器内部。
图2是超声设备16的截面图，示出了冷却剂室/外壳和它的内部，包括激励支架31、32的轮廓。支架固定在垫块33上，垫块将在支架31、32中产生的磁致伸缩振动传送到导板17。支架利用垫块中的凹槽固定在垫块，并且用能够传送最大振动能量的常规的方法固定在位置上。在一个较佳实施例中，银焊剂用于连接支架到垫块。环绕探头的绕组未在此视图中示出但是在随后的图中示出并在下面讨论。接线盒34安装到冷却剂室/外壳19的外部，提供绕组和图1中示出的电源20、放大器21与计算机22之间的电气连接。用于循环的冷却剂的进口35和出口36的口允许冷却剂室/外壳内部用水或其它合适的冷却剂连续地冲洗。法兰37用作把该设备固定到反应器10上的法兰15的安装结构。(图1)。
图3提供了磁性部件的端面图。该部件包括激励支架41和感应支架42。每个支架是单独的软磁材料合金的薄片43用适合的粘剂连接在一起的叠层。每一薄片为U形，两个支架在一端通过横杆44连接。激励支架41的薄片被分成的两组45、46，两组之间具有空隙47以通过提供用于和循环的冷却剂接触的附加的表面区域来促进冷却。
绕组示于图4、5和6中示出的支架的侧视图中。图4的视图面向支架薄板的边缘，而图5和图6的视图面向薄板的宽表面。
环绕激励支架的绕组在图4和图5中可见。如这些图所示，环绕形成激励支架的U形薄片叠层的每一支柱的绕组与环绕同一薄片叠层的其它支柱的绕组分开，而每个支柱具有围绕两组叠层的薄板45、46的单一绕组。因此，金属线48的单一线圈围绕形成左激励支架49的所有薄片(图5)，包括横越两组薄片支架的空隙47，另一个独立的单一线圈50围绕形成右激励支架51的所有薄片，包括横越两组薄片支架的空隙47。两个线圈48、50以相反的方向缠绕，电压可以以此种方式施加：当产生箭头52显示的方向的磁致伸缩力时，环绕一个支架的绕组中由电流在该支架中产生的磁极性与在另一个支架中产生的磁极性相反。
环绕感应支架42的绕组在图4和图6中可见。连续的绕组53用来围绕一个支架然后继续围绕另一个。用这个绕组，由激励磁铁产生的变化的磁场通过磁感应在绕组中产生电压基本上没有磁致伸缩效应。
能量部件，包括电源，放大器和控制器，是从市场上的供应商可以获得的常规的部件并且容易适用于执行上述功能。在当前的较佳实施例中，可以与A/D温度传感器一起，使用任意波形发生器，诸如Agilent 33220A，Agilent 3325A，或具有多功能DAC 4-通道和AC 15单端通道Advantek 712，以检测故障和能量波动。其它部件为额定200A和1000V的具有两个Mitsubishi-AM200HA-2H达林顿晶体管的大功率推挽放大器，或者是IGBT(绝缘栅型双极晶体管)。在220V DC和100A处的NPN配置可用来以25KW在激励线圈中产生功率，两个正脉冲串分开地用来驱动NPN晶体管。具有NPN特性的两晶体管可用于推挽放大器。在负功率晶体管的栅极之前使用PNP的倒相状态以开发将驱动激励电磁电路的真正的推挽功率放大器。驱动大功率放大器的脉冲可以调节成使超声波功率最大化。对感应部件而言，磁性偏转电路用直流功率为换能器触点偏转箔提供直流功率并测量交流的返回脉冲。在Lab-View计算机中任意波形发生器由DAC和AD卡自动调谐，在计算机中，脉冲软件通过报脉冲频率调节到换能器谐振频率控制任意波形发生器以使超声输出最大化。也能调节正脉冲或负脉冲以给予将使磁致伸缩效应最大化的总DC部件。
以下例子仅作为例示提供。
例子
这个例子示出了在使用原油的处理中依据本发明的超声波发生器的使用。
使用的反应器具有图中示出的配置，直径为8inches(20cm)，长度为12inches(30cm)，进口和出口的直径约为2inches(5cm)，超声波发生器具有测量长度为5.5inches(14.0cm)和测量直径为3.75inches(9.5cm)的固态铝导板。激励和感应磁铁由注册商标为PERMENDUR(Hiperco合金50A)的薄片制成，每个支架的测量长度为5.8inches(14.8cm)(包括横杆的总长度为9inches或23cm)，测量宽度为1.36inches(2.4cm)，测量厚度为0.14inches(0.37cm)，具有17个这样的薄板形成激励支架和具有3个这样的薄板形成感应支架。薄板在约1600°F(870°)退火几个小时，然后在连接之前在真空中冷却。在薄片用银焊剂连接到垫块之前，垫块在约1700°F(930°)退火几个小时。用于环绕激励支架的绕组的金属线为12-14规格金属线，用于环绕感应支架的绕组的金属线为14-16规格金属线，二者具有高温绝缘。激励磁铁用220V单相、4KW的电源和频率为17-20mHz的正-负脉冲激励。加料到反应器的是50∶50(容积比)的原油和水的乳状液，含有二乙基醚和煤油(2.2∶19.8容积比)，在总流率为0.97加仑每秒(3.7升/秒)时而以22mL每秒加入的二乙基醚和煤油的混合物。
离开反应器的反应混合物被离心机分离成水相和有机相，有机相在剪切混合器中以30rpm用水一次洗涤30秒，然后再分离。起始材料，初程产品(在洗涤之前)，和洗涤产品被各自分馏以确定汽油(C4-C14)，柴油(C9-C24)，和油(C18-C34)馏分的相对量，以容积百分比表示的结果在表I中列出。
                         表I
                       分馏结果
  馏分                容积百分比
  起始材料   初程产品   洗涤产品
  汽油(C4-C14)   11   5.0   3.4
  柴油(C9-C24)   20   40.9   67.6
  油(C18-C34)   69   54.1   29.0
在Perkin-Elmer元素分析仪中对起始材料、初程产品和洗涤产品所做的C、H、N和S的元素分析，其结果在表II中示出。
                            表II
                          元素分析
  元素   测试1   测试2   测试3   平均值
  起始材料   C   78.80％   78.86％   81.02％   79.56％
  H   11.26％   11.40％   11.81％   11.49％
  N   4.95％   4.95％   5.34％   5.08％
  S   4.91％   4.26％   4.29％   4.49％
  初程产品   C   77.58％   78.95％   77.83％   78.12％
  H   11.42％   11.67％   11.71％   11.60％
  N   4.99％   5.02％   4.81％   4.94％
  S   4.15％   4.12％   4.18％   4.15％
  洗涤产品   C   61.07％   67.69％   64.76％   64.51％
  H   11.03％   11.15％   10.66％   10.95％
  N   3.96％   4.15％   4.10％   4.07％
  S   3.46％   3.66％   3.54％   3.55％
通过用50mL的50％过氧化氢(稀释到500ml)氧化0.1克试样也可进行硫分析，回流6小时直到变清，然后用离子色谱法分析用于硫酸盐的油馏分和用ICP(电感耦合等离子光谱学)分析水馏分。用元素的硫表示的结果在表III中列出。
           表III
           硫含量
  试样   S含量(mg/kg)
  起始材料   615
  初程材料   453
  洗涤产品   50
  初程水相   13.4
  洗涤水   17.3
上述内容主要用于例示目的。设备和系统的部件，它们的排列，使用的材料，操作调节以及在此公开的仍然在本发明范围之内的其它特征的变化，对本领域技术人员将是显而易见的。

Claims (43)

1.一种产生超声波振动的设备，所述设备包括：
超声波导板；
可操作地连接到所述超声波导板的超声波换能器，用以产生机械振动及传送此产生的振动到所述探头，所述超声波换能器包括：
由激励线圈缠绕的磁致伸缩材料的第一和第二激励支架，所述激励线圈排列成在所述激励支架中响应施加在所述激励线圈两端的电压而产生磁致伸缩力；以及
由感应线圈缠绕的磁致伸缩材料的感应磁铁，所述感应磁铁排列成由于所述磁致伸缩力在所述激励支架中产生的振动被传送到所述感应磁铁并且在所述感应线圈中产生振荡电压；
在所述激励线圈的两端供应周期性变化的电压的电源，以及
用于检测在所述感应线圈中产生的最大电压的控制装置，将所述最大电压与目标值相比较，和根据需要调节施加在所述激励线圈两端的所述电压以获得所述目标值。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：在该设备中，所述的每个激励支架长度为从大约5cm到大约50cm，体积为从大约100cm3到大约1000cm3。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于：在该设备中，所述的每个激励支架长度为从大约10cm到大约25cm，体积为从大约250cm3到大约500cm3。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的感应支架由第一和第二感应支架组成。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于：所述的每个感应支架长度为从大约5cm到大约50cm，体积为从大约10cm3到大约300cm3。
6.如权利要求4所述的设备，其特征在于：所述的每个感应支架长度为从大约10cm到大约25cm，体积为从大约30cm3到大约100cm3。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于：环绕所述第一激励支架的所述激励线圈和环绕所述第二激励支架的所述激励线圈以相反的方向盘绕。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述激励支架用横杆连接以形成U型构件。
9.如权利要求4所述的设备，其特征在于：所述感应支架用横杆连接以形成U型构件。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于：所述感应线圈是串联环绕两个所述U型构件的两个支架的连续的线圈。
11.如权利要求4所述的设备，其特征在于：所述激励支架用横杆连接以形成U型激励构件和所述感应支架用横杆连接以形成U型感应构件，每个U型构件由多个连接在一起的软磁材料的薄片组成。
12.如权利要求1所述的设备，其特征在于：还包括围绕所述超声波换能器的冷却外套和用于通过所述冷却外套流通冷却剂介质的装置。
13.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述超声波导板是具有圆形横截面的固体金属棒。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于：所述金属棒由从铝和钛构成的组中选择出的一员组成。
15.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述电源供应频率为从大约10兆赫兹到大约30兆赫兹和瓦特数为大约为从12千瓦到大约20千瓦的脉冲电压。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于：所述频率为大约从17兆赫兹到大约20兆赫兹。
17.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述电源供应脉冲电压和所述目标值为从大约140伏特到大约300伏特。
18.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述电压供应在幅度大约相等的正电压和负电压之间交变的矩形波形电压。
19.用超声波对液体材料进行连续处理的无逆流反应器，所述的无逆流反应器包括：
有进口和出口的反应容器；
安装在所述反应容器上和伸入反应器内部的超声波导板；
可操作地连接到所述超声波导板的超声波换能器，以产生机械振动和及传送此产生的振动到所述探头，所述超声波换能器包括：
由激励线圈缠绕的磁致伸缩材料的第一和第二激励支架，所述激励线圈排列成在所述激励支架中响应施加在所述激励线圈两端的电压二产生磁致伸缩力；以及
由感应线圈缠绕的磁致伸缩材料的感应磁铁，所述感应磁铁排列成由于所述磁致伸缩力在所述激励支架中产生的振动被传送到所述感应磁铁并且在所述感应线圈中产生振荡电压；
在所述激励线圈的两端供应周期性变化的电压的电源；以及
用于检测在所述感应线圈中产生的最大电压的控制装置，将所述由此检测到的最大电压与目标值相比较，和根据需要调节施加在所述激励线圈两端的所述电压以获得所述目标值。
20.如权利要求19所述的无逆流反应器，其特征在于：所述的每个激励支架长度为从大约5cm到大约50cm，体积为从大约100cm3到大约1000cm3。
21.如权利要求19所述的无逆流反应器，其特征在于：所述的每个激励支架长度为从大约10cm到大约25cm，体积为从大约250cm3到大约500cm3。
22.如权利要求19所述的无逆流反应器，其特征在于：所述的感应支架包括第一和第二感应支架。
23.如权利要求22所述的无逆流反应器，其特征在于：所述的每个感应支架长度为从大约5cm到大约50cm，体积为从大约10cm3到大约300cm3。
24.如权利要求22所述的无逆流反应器，其特征在于：所述的每个感应支架长度为从大约10cm到大约25cm，体积为从大约30cm3到大约100cm3。
25.如权利要求22所述的无逆流反应器，其特征在于：环绕所述第一激励支架的所述激励线圈和环绕所述第二激励支架的所述激励线圈以相反的方向盘绕，并且所述感应线圈是串联环绕所述第一和第二感应支架的连续的线圈。
26.如权利要求22所述的无逆流反应器，其特征在于：所述激励支架用横杆连接以形成U型激励构件和所述感应支架用横杆连接以形成U型感应构件，每个U型构件由多个连接在一起的软磁材料的薄片组成。
27.如权利要求22所述的无逆流反应器，其特征在于：所述的每个激励支架和感应支架的长度为从大约5cm到大约50cm。
28.如权利要求19所述的无逆流反应器，其特征在于：所述电源供应频率为从大约10兆赫兹到大约30兆赫兹和瓦特数为大约为从12千瓦到大约20千瓦的脉冲电压。
29.如权利要求28所述的无逆流反应器，其特征在于：所述频率为大约从17兆赫兹到大约20兆赫兹。
30.如权利要求19所述的无逆流反应器，其特征在于：所述电源供应矩形波形电压和所述目标值为从大约140伏特到大约300伏特。
31.如权利要求19所述的无逆流反应器，其特征在于：所述电压供应在幅度大约相等的正电压和负电压之间交变的矩形波形电压。
32.一种执行用超声波增强的化学反应的方法，所述方法包括以液体形式将要反应的材料通过超声波室，在超声波室中所述材料处于由超声波换能器产生的超声中，超声波换能器包括：
由激励线圈缠绕的磁致伸缩材料的第一和第二激励支架，所述激励线圈排列成在所述激励支架中响应施加在所述激励线圈两端的电压而产生磁致伸缩力；以及
由感应线圈缠绕的磁致伸缩材料的感应磁铁，所述感应磁铁排列成由于所述磁致伸缩力在所述激励支架中产生的振动被传送到所述感应磁铁并且在所述感应线圈中产生振荡电压；
通过在所述激励线圈的两端施加周期性变化的电压，同时检测在所述感应线圈中产生的电压，将由此检测到的电压与目标值相比较，和根据需要调节施加在所述激励线圈两端的所述电压以获得所述目标值。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于：所述目标值为从大约150伏特到大约300伏特。
34.如权利要求32所述的方法，其特征在于：所述周期性变化的电压是脉冲电压，频率为从大约10兆赫兹到大约30兆赫兹和瓦特数为大约为从12千瓦到大约20千瓦。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于：所述频率为大约从17兆赫兹到大约20兆赫兹。
36.如权利要求32所述的方法，其特征在于：所述周期性变化的电压是在幅度大约相等的正电压和负电压之间变换的矩形波形电压。
37.如权利要求32所述的方法，其特征在于：所述的每个激励支架长度为从大约5cm到大约50cm，体积为从大约100cm3到大约1000cm3。
38.如权利要求32所述的方法，其特征在于：所述的每个感应支架长度为从大约10cm到大约25cm，体积为从大约30cm3到大约100cm3。
39.如权利要求32所述的方法，其特征在于：所述感应磁铁由第一和第二感应支架组成。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于：所述的每个感应支架长度为从大约5cm到大约50cm，体积为从大约10cm3到大约300cm3。
41.如权利要求39所述的方法，其特征在于：所述的每个感应支架长度为从大约10cm到大约25cm，体积为从大约30cm3到大约100cm3。
42.如权利要求39所述的方法，其特征在于：环绕所述第一激励支架的所述激励线圈和环绕所述第二激励支架的所述激励线圈以相反的方向盘绕，并且所述感应线圈是串联环绕所述第一和第二感应支架的连续的线圈。
43.如权利要求39所述的方法，其特征在于：所述激励支架用横杆连接以形成U型激励构件和所述感应支架用横杆连接以形成U型感应构件，每个U型构件由多个连接在一起的软磁材料合金的薄片组成。
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